JPH08283738A - コークス炉装入炭の事前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冶金用コークスの粒度制御、石炭乾留過程で
発生する膨張圧の低減等の為に石炭乾留に対して不活性
なチャーを含む装入炭を予熱炭製造工程を利用して製造
する方法を提供する。 【構成】 予熱炭製造工程の湿炭供給ホッパー、あるい
は乾燥塔出口サイクロン、もしくは予熱塔出口サイクロ
ンから石炭の一部を切り出して、系内で石炭の乾燥、予
熱、及び石炭の搬送に使用する循環ガスを加熱昇温する
燃焼加熱炉出口の高温部分に供給する。 【効果】 冶金用コークスの粒度制御のために装入炭に
添加するチャーを予熱炭製造工程を利用して得ることが
でき、しかも、これらの不活性成分を元の装入炭と均一
混合することができ、経済的、技術的効果が極めて大き
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冶金用コークスの粒度
制御を目的として、石炭のコークス化過程に対して不活
性な成分を含むコークス炉への装入炭を製造する方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冶金用コークスの粒度を制御する方法と
しては、特開昭６０−０６９１９２号公報や特開昭６０
−０６９１９３号公報にあるように、微粉コークスを粒
度調整して添加する方法や、特開平４−３０９５９２号
公報にあるように、石炭を粗粒子部分と細粒子部分に分
級し、粗粒子部分を粉砕してから再び細粒子部分と混合
する方法、あるいは特開平４−３０９５９３号公報にあ
るように、コークス炉の炉壁側の昇温速度が大きいこと
を利用して中石炭化度炭か高石炭化度炭に不活性成分を
混合したものを装入する方法、さらには、特開平５−２
８７２７３号公報にあるように、乾留温度を１サイクル
内において変動させる方法などがある。

【０００３】特に、コークス炉に装入される装入炭（装
入炭と称する）にチャーや微粉コークスといった石炭の
コークス化過程に対して不活性な成分を添加することに
より、石炭のコークス化過程で生成する亀裂の成長が抑
制され、その結果、得られるコークスの平均粒子径が大
きくなる。又、乾留末期にコークス炉の炉幅方向中心部
で軟化溶融層が会合する際に軟化溶融層内のガス圧が急
激に上昇し、これに伴ってコークス炉炭化室の炉壁煉瓦
に与える圧力（膨張圧）が上昇するのを防止する効果の
あることも知られており、コークス炉を操業する上で、
あるいは高品質のコークスを製造する上で好ましい方法
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
コークス製造用の石炭に微粉コークスを添加する特開昭
６０−０６９１９２号公報、特開昭６０−０６９１９３
号公報の場合においては、石炭乾留終了後にコークスを
炭化室から押し出して高炉に輸送する過程で発生する微
粉コークスを効率よく回収する必要がある。また、回収
した微粉コークスを粒度調整して再びコークス製造用の
石炭と混合させるために新たな輸送手段を必要とする。
さらには、コークス炉における乾留ばらつきを防止する
ために石炭と不活性成分を均一に混合しなければならな
いが、そのためには新たに混合設備を設けるか、回収さ
れた微粉コークスを上流工程にある配合・粉砕工程まで
戻してやる必要性がある。

【０００５】また、石炭を分級して粗粒子成分を粉砕し
て再び細粒子成分と混合する特開平４−３０９５９２号
公報の方法は、コークス化過程で発生する亀裂の成長を
抑制することに大きな効果があるものの、石炭の分級粉
砕といったプロセスが必要であり、その分よけいなコス
トがかかる。

【０００６】したがって、装入炭への不活性成分の添加
はコークスの粒度を制御する手段としては非常に有効と
いえるが、その添加方法となると従来の方法は簡便で経
済的であるとはいえない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、（１） 石炭を乾燥塔で乾燥して乾燥
炭とした後、予熱塔に搬送し、燃焼加熱炉の燃焼ガスを
予熱塔下部から導入して前記乾燥炭を予熱した後にコー
クス炉に装入するコークス炉装入炭の事前処理方法にお
いて、燃焼加熱炉のガス出口に石炭の一部を供給し、チ
ャー化して燃焼ガスと共に予熱塔下部から導入して、予
熱塔内に装入した前記乾燥炭と前記チャーと混合、加熱
する、（２） （１）項において、燃焼加熱炉のガス出
口に乾燥前の石炭の一部を供給し、チャー化する、
（３） （１）項において、燃焼加熱炉のガス出口に乾
燥塔で乾燥した石炭の一部を供給し、チャー化する、
（４） （１）項において、燃焼加熱炉のガス出口に予
熱塔で予熱した石炭の一部を供給し、チャー化する、こ
とを特徴とするコークス炉装入炭の事前処理方法であ
る。

【０００８】

【作用】本発明の要旨について以下に詳しく説明する。

【０００９】本発明者らは、上記の課題を解決するため
に鋭意検討を重ねてきた。そして、コークスを製造する
ために装入炭の水分含有量をほぼ０％まで除去する予熱
炭製造設備で製造された予熱炭を経路の途中からサンプ
リングしてその性状を分析した結果、細粒石炭が発泡し
てバルーン状のチャーとして存在することを見い出し、
この知見に基づき本発明を完成するに至ったものであ
る。

【００１０】予熱炭製造設備のプロセスフローの一例を
図１に示すが、石炭は乾燥と予熱の２段階の処理を経て
含有水分をほぼ０％まで除去される。すなわち、湿炭供
給ホッパー１に充填された湿炭（水分含有率例：９〜１
０％）は、先ず乾燥塔２において、配管９から供給され
た高温ガス（温度例：２００〜３００℃）によって塔頂
方向へと気流搬送され、同時に水分含有率が数％（水分
含有率例：２〜３％）程度まで除去される（この石炭を
乾燥炭と称する）。乾燥炭は乾燥塔出口部に設置された
サイクロン３において搬送ガスと分離されて配管１１に
よって予熱塔４に送られる。一方、サイクロン３で分離
された搬送ガスは、循環ブロアー８によって配管１２を
通して燃焼加熱炉６に送られ、加熱昇温（温度例：３５
０〜５００℃）される。この高温ガスは配管１０を通っ
て予熱塔４に送られ、乾燥炭の水分除去に使われる。予
熱塔４において水分含有率がほぼ０％まで低減された石
炭（予熱炭と称する）は、予熱塔出口部に設置されたサ
イクロン５によって搬送ガスと分離され、配管１３によ
ってコークス炉へ送られる。また、分離されたガスは配
管９を通して乾燥塔２へと送られ、再び湿炭の乾燥に循
環利用される。この過程で水蒸気などの余剰気体が生成
するが、これらの気体は配管１２の途中から分岐して設
けた配管１４、次いで集塵装置７を通して大気中に放散
される。湿炭供給ホッパー１から乾燥塔２に石炭が供給
されて予熱塔出口サイクロン５に至るまでのガス温度と
石炭中の水分含有率の変化の一例を図２に示す。図２の
例によれば、湿炭供給ホッパー１から供給された石炭
は、約２７０℃のガスと接触して水分が約２％まで低下
する。この時、ガス温度は約１５０℃まで低下するが、
燃焼加熱炉６において約４４０℃まで昇温される。ここ
から予熱塔の入り口部に至るまでに若干の温度低下があ
り、約３６０℃の温度で予熱塔４に送風される。

【００１１】この予熱炭製造設備で石炭に対する熱処理
の影響を調査するために、予熱塔出口ホッパー５に設け
た出口配管１３の経路途中から予熱炭のサンプリングを
行った。得られた試料を石炭の組織観察の際に一般的に
行われる方法に準拠して樹脂に埋め込み、樹脂硬化後に
適当な箇所で切断し、その断面を研磨したのち研磨面を
顕微鏡で観察した。その結果、図７に示すように通常の
石炭粒子２３に混じってバルーン状に発泡したチャー粒
子２４が認められた（チャー粒子２４の黒塗りの部分は
空洞を示す）。

【００１２】一般に冶金用コークスの製造に使用される
石炭（粘結炭）は、銘柄によっても異なるが、４００℃
前後の温度で軟化を開始し、その後温度上昇とともに溶
融状態となって流動性が発現する。さらに温度を上げる
と５００℃前後の温度で最固化してチャー、あるいはコ
ークスとなる。したがって、図７に示したバルーン状の
発泡粒子は、石炭が高温にさらされて軟化溶融するとと
もに、発生する内部ガスによって発泡状態となり、その
まま急激に温度が低下した結果、内部に空洞を残したま
ま再固化してできたものと考えられる。

【００１３】このような発泡粒子が予熱炭を製造する過
程で生成するのは、乾燥塔出口サイクロン３で捕集しき
れない微粒石炭が配管１２を通って燃焼加熱炉６に到達
し、高温雰囲気にさらされたことが原因と考えられる
が、事実この部分の温度は図２中に例示したように約４
４０℃の高温であり、石炭は充分軟化溶融する可能性が
ある。

【００１４】以上のことから、予熱炭製造工程におい
て、循環ガスの加熱昇温に使われる燃焼加熱炉のガス出
口に石炭を供給すればチャーのような不活性成分の製造
が可能である。しかも、図１に示したシステムフローの
例では、不活性成分は予熱塔に送風されるガスに同伴し
て再び系内の石炭と合流する際に均一に混合されるの
で、特別な装置や処理方法を必要としない。ただし、図
２の例の様にサイクロン３から配管１２によって直接燃
焼加熱炉６内に導入することは、石炭の燃焼を伴うこと
から、本発明の目的としては好ましくない。

【００１５】以上の知見に基づいて、予熱炭製造工程に
おいて、石炭の一部を循環ガスを加熱昇温する燃焼加熱
炉近傍の高温部に積極的に供給することによって、石炭
の乾留に対して不活性な成分を製造し、装入炭に均一混
合する方法を発明した。

【００１６】

【実施例】以下の実施例を行った際の予熱炭製造設備の
操業諸元を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】［実施例１］図３に示すように、湿炭供給
ホッパー１から燃焼加熱炉６の出口部分に至る配管１５
を設置した。この配管１５を通して所定量の石炭を切り
出した場合に、予熱炭中にどの程度の不活性成分が存在
するかを、配管１３の途中から予熱炭をサンプリング
し、得られた石炭を上述した方法と同様に樹脂に埋め込
み研磨して顕微鏡観察して評価した。顕微鏡観察の一例
を図８に示すが、図７の場合と同様に通常の石炭粒子２
３に混じってバルーン状に発泡したチャー粒子２４が認
められた（チャー粒子２４の黒塗りの部分は空洞を示
す）。このような発泡粒子は、いちいち写真で示さない
が、以下に示す実施例２、及び実施例３の場合にも同様
に認められた。

【００１９】湿炭の切り出し量と顕微鏡観察から求めた
不活性成分量の関係を図６に示す。ここで切り出し量と
は、配管１３内を流れる石炭から配管１５へ切り出した
石炭の割合（重量％）であり、また、不活性成分量と
は、石炭粒子の容量に対する発泡粒子の外殻部分の容量
の割合（容量％）である。（実施例２、及び３において
も同様に定義する。） 図６より、石炭の切り出し量を増やすと不活性成分の量
も増加しており、本発明の効果が得られていることがわ
かる。ただし、石炭の切り出し量と不活性成分量の関係
は直線関係ではなく、切り出し量が約８％を越える当り
から不活性成分量はほぼ一定となる。これは、湿炭の場
合水分を９％程度含んでおり、この水分が石炭から除去
される際に熱を奪うために石炭粒子の温度が十分に上が
らないためと考えられる。

【００２０】［実施例２］図４に示すように、乾燥塔出
口サイクロン３から予熱塔４まで乾燥炭を輸送する配管
１１の途中から分岐し、燃焼加熱炉６の出口部分に至る
配管１６を設置した。この配管１６を通して所定量の乾
燥炭を燃焼加熱炉６の出口部分に供給した場合に、予熱
炭中にどの程度の不活性成分が存在するかを実施例１と
同様に配管１３の途中から予熱炭をサンプリングし、得
られた石炭試料を実施例１と同様な方法で処理して、顕
微鏡観察によって評価した。

【００２１】乾燥炭の切り出し量と顕微鏡観察から求め
た不活性成分量の関係を図６中に併記した。実施例１の
場合と同様に、石炭の知り出し量を増やすと不活性成分
量も増加している。しかも、切り出し量に対して不活性
成分になる割合は湿炭の場合よりも高くなっている。こ
れは、乾燥炭では石炭中の水分含有率が２〜３％と、湿
炭よりも大幅に低いために、水分の蒸発に使われる熱が
少なく石炭粒子の温度が上昇したためと考えられる。

【００２２】［実施例３］図５に示すように、予熱塔出
口サイクロン５から予熱炭を抜き出す配管１３の途中か
ら分岐し、燃焼加熱炉６の出口部分に至る配管１７を設
置した。この配管を利用して所定量の予熱炭を切り出し
た場合に、予熱炭中にどの程度の不活性成分が存在する
かを実施例１、及び２の場合と同様に配管１３の途中か
ら予熱炭をサンプリングし、得られた石炭試料中の不活
性成分の量を上述の実施例と同様の方法で検討した。

【００２３】予熱炭の切り出し量と顕微鏡観察から求め
た不活性成分量の関係を図６中に併記した。図より、切
り出し量を増やすと不活性成分が増加することがわか
る。両者の関係は湿炭や乾燥炭の場合と同様に直線関係
になく、予熱炭の切り出し量が８％を越えると不活性成
分量はほぼ一定の値となっている。しかし、燃焼加熱炉
出口近傍に供給した石炭から不活性成分が得られる割合
は、湿炭や乾燥炭よりもかなり高く、不活性成分を得る
方法として予熱炭を使用することが最も望ましいといえ
る。これは予熱炭の場合には含有水分が０％であるため
に、石炭粒子の昇温が湿炭や乾燥炭よりもはるかに速い
ためと考えられる。

【００２４】なお、予熱炭供給量を増加させた場合に不
活性成分量がある値よりも増加しないのは、吹き込み量
がある一定量以上になると吹き込んだ全石炭粒子に熱が
効率的に伝わらなくなり、石炭粒子の温度が上がらない
ためと考えられる。

【００２５】以上の実施例で示したように、本発明の方
法に従えば予熱炭製造システムを利用してコークス粒度
制御等を目的として石炭に添加する不活性成分の製造と
均一混合が可能である。

【００２６】本発明の方法によって装入炭中の不活性成
分の割合を増やすためには、燃焼加熱炉６の温度を高く
したり、配管１０の途中に更に加熱炉を設置してもよ
い。また、装入炭に不活性成分を添加してコークス粒度
や膨張圧制御を効率よく行うために加える不活性成分を
整粒する必要がある場合には、配管１０の途中に篩い機
構を設けて、燃焼加熱炉６に供給する石炭の粒度を制御
してもよい。

【００２７】また、燃焼加熱炉６の出口部分に供給する
石炭として、集塵機７に湿炭供給ホッパー１の約２％程
度堆積する石炭を利用することも可能である（図示せ
ず）。

【００２８】

【発明の効果】冶金用コークスの粒子径を大きくするた
めに装入炭に添加する不活性成分であるチャーを予熱炭
製造工程から石炭の一部を切り出し、循環ガスを加熱昇
温する燃焼加熱炉出口の高温部に供給することで得るこ
とができ、しかも、これらの不活性成分を元の装入炭と
効率的に均一混合することができ、経済的、技術的効果
が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】予熱炭製造設備の一実施態様の構成を模式的に
示す図。

【図２】予熱炭製造設備における循環ガスの温度と石炭
中の水分含有率の変化の一例を示す図。

【図３】本発明の実施例において、湿炭供給ホッパー内
の石炭を燃焼加熱炉出口近傍まで供給する機構を有する
予熱炭製造設備の一実施態様の構成を模式的に示す図。

【図４】本発明の実施例において、乾燥塔出口サイクロ
ン内の石炭を燃焼加熱炉出口近傍まで供給する機構を有
する予熱炭製造設備の一実施態様の構成を模式的に示す
図。

【図５】本発明の実施例において、予熱塔出口サイクロ
ン内の石炭を燃焼加熱炉出口近傍まで供給する機構を有
する予熱炭製造設備の一実施態様の構成を模式的に示す
図。

【図６】本発明の実施例における燃焼加熱炉出口近傍へ
供給する石炭量と得られた不活性成分量の関係を示す
図。

【図７】予熱炭製造工程で製造された予熱炭の顕微鏡に
よる観察結果を示す図。

【図８】本発明の実施例において製造された予熱炭中の
顕微鏡による観察結果を示す図。

【符号の説明】

１…湿炭供給ホッパー ２…乾燥塔 ３…乾燥塔出口サイクロン ４…予熱塔 ５…予熱塔出口サイクロン ６…燃焼加熱炉 ７…集塵機 ８…循環ブロア
ー ９〜１７…配管 １８〜２０…石
炭切り出しバルブ ２１…燃料ガス ２２…燃焼空気 ２３…石炭粒子 ２４…発泡状態
のチャー粒子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭を乾燥塔で乾燥して乾燥炭とした
   後、予熱塔に搬送し、燃焼加熱炉の燃焼ガスを予熱塔下
   部から導入して前記乾燥炭を予熱した後にコークス炉に
   装入するコークス炉装入炭の事前処理方法において、燃
   焼加熱炉のガス出口に石炭の一部を供給してチャー化し
   た後に燃焼ガスと共に予熱塔下部から導入して、予熱塔
   内に装入した前記乾燥炭と前記チャーと混合、予熱する
   ことを特徴とするコークス炉装入炭の事前処理方法。
2. 【請求項２】 燃焼加熱炉のガス出口に乾燥前の石炭の
   一部を供給し、チャー化することを特徴とする請求項１
   記載のコークス炉装入炭の事前処理方法。
3. 【請求項３】 燃焼加熱炉のガス出口に乾燥塔で乾燥し
   た石炭の一部を供給し、チャー化することを特徴とする
   請求項１記載のコークス炉装入炭の事前処理方法。
4. 【請求項４】 燃焼加熱炉のガス出口に予熱塔で予熱し
   た石炭の一部を供給し、チャー化することを特徴とする
   請求項１記載のコークス炉装入炭の事前処理方法。